Aardbevingen schudden en rammelen de wereld elke dag. De U.S. Geological Survey (USGS) schat het aantal aardbevingen op ongeveer een half miljoen per jaar, met zo'n 100 000 dat kan worden gevoeld, en ongeveer 100 die schade veroorzaken. Sommige van deze krachtige temblors hebben naties verwoest, het korten van duizenden levens en het kosten van miljarden dollars voor economisch herstel.

Wanneer zal de volgende grote aardbeving plaatsvinden? Om die vraag te beantwoorden, hebben teams van wetenschappers gebieden zoals de San Andreas-breuk in Californië en de Noord-Anatolische breuk in Turkije in de gaten gehouden. Maar deze seismisch actieve gebieden op het land, aan de grenzen van tektonische platen, zijn niet de enige plaatsen van intensieve studie. Jessica Warren, universitair hoofddocent geologische wetenschappen aan de Universiteit van Delaware, onderzoekt het midden van de oceaan waar regelmatig aardbevingen met een kracht van 6 op de schaal van Richter plaatsvinden, en wat ze vindt, kan wetenschappers helpen aardbevingen op het land te voorspellen.

UDaily contact met Warren om meer te weten te komen over haar meest recente onderzoek, die gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen op 5 augustus 2021.

Hoe ben je aan dit onderzoek begonnen?

Warren:Dit werk is voortgekomen uit een eerdere studie met rotsen op de zeebodem en mijn collega's Arjun Kohli, die nu onderzoekswetenschapper is aan de Stanford University, Monica Wolfson-Schwehr, die nu wetenschappelijk assistent-professor is bij het Centre for Coastal and Ocean Mapping, en Cécile Prigent, een voormalige postdoc in mijn groep die nu professor is aan de universiteit van Parijs. Deze interessante groep mensen had alle verschillende expertises om naar het project te brengen. De National Science Foundation heeft financiële steun verleend.

Welke soorten stenen heb je bestudeerd en hoe heb je ze gekregen?

Warren:De rotsen kwamen van grote breukstructuren onder water die vergelijkbaar zijn met de San Andreas-breuk. Het is kostbaar om ze te krijgen omdat ze zo ver op zee zijn en er gespecialiseerde apparatuur voor nodig is. Eind 2019, we waren in een onderzoeksschip in de Stille Oceaan boven een van deze fouten op de East Pacific Rise, emmers over de zeebodem trekken om monsters te verzamelen. De meeste monsters, echter, had in verschillende collecties rondgehangen - sommige werden meer dan 40 jaar geleden van de zeebodem verzameld.

Kun je de rotsen een beetje beschrijven?

Warren:Onderwater oceaanruggen zijn gebieden met vulkanische activiteit waar magma van diep in de aardkorst uitbarst en vervolgens afkoelt en stolt. De fouten waar we naar kijken, snijden over deze oceaanruggen, het creëren van stappen in het noksysteem. De bovenste rotslaag op deze ruggen is basalt, een zwarte, fijnkorrelig gesteente rijk aan magnesium en ijzer, die wordt ondersteund door grovere gabbro, en daaronder is peridotiet, die vaak donkergroen is vanwege de hoeveelheid mineraal olivijn - een andere naam voor de edelsteen peridoot - die het bevat.

Naarmate je dieper gaat, rotsen in de korst stromen echt, zoals gletsjers stromen. Dit gebeurt op 4 mijl diep in de bodem van de Stille Oceaan, en 10 mijl diep in de zeebodem van de Atlantische Oceaan, wat kouder is. De rotsen die je op dat moment in de breuk ziet, zijn mylonieten - ze zijn donkergrijs, uitgestrekt, vervormde rotsen - sommigen noemen ze Silly Putty. Ze kunnen veel sneller stromen dan de normale rotsen omdat ze superfijnkorrelig zijn (atomen in de rots bewegen sneller als de korrels kleiner zijn). Het zijn absoluut prachtige rotsen!

Wat vertellen de rotsen je over aardbevingen?

Warren:De grote bevinding die we hebben gedaan is dat deze fouten, of scheuren, hebben veel zeewater dat heel diep in hen naar beneden gaat - meer dan 16 mijl onder de zeebodem, wat erg diep is. Als er water in de rots komt, het reageert ermee. Deze zeewaterinfiltratie is een verzwakkende kracht, zodat de rots bijna net zo snel kan stromen als hij kan wegglijden.

Aardbevingen zijn op hol geslagen slipgebeurtenissen die plaatsvinden als rotsen langs elkaar glijden. We ontdekten dat infiltratie van zeewater de kristallisatie van minuscule korrels van mineralen veroorzaakt en deze laten het gesteente langskruipen in plaats van een weggelopen slipgebeurtenis.

Kun je op deze bevinding putten om een ​​aardbeving op het land te voorkomen?

Warren:Er is geen manier om te voorkomen dat grote aardbevingen plaatsvinden. Maar het zou ons vermogen om te voorspellen verbeteren - door de eigenschappen te begrijpen - wat ons rotskruip geeft versus een scherpe slip. Er is ook een kruipend deel van de San Andreas-breuk. We kunnen de rest van de fout niet zo maken. Maar we kunnen beter voorspellen hoe en wanneer deze verschillende foutsystemen gaan falen.

Wat gebeurt er met de informatie die je hebt ontwikkeld, en wat is het volgende?

Warren:Je moet de eigenschappen van de rotsen kennen om te begrijpen wat er gebeurt in breukzones en aardbevingen. We hebben modelleringswerk gedaan dat meer een manier is om te testen en te extrapoleren hoe rotsen tegen elkaar vervormen. We have done a lot of straightforward calculations validating the strength of the rocks. We now need more direct observations of the faults on the seafloor itself. The submersible Alvin would be one of the ideal vehicles for doing this. That would contribute to our understanding of the seismicity of certain patches versus other patches that sort of stop it.

What led you into this work?

Warren:I fell in love with geology through field work in college, and then I fell in love with going to sea to do field work in graduate school. I also love looking at samples in the lab, seeing the textures and uncovering the history of the rock and what it's telling us about the Earth.